Библиографическое описание:

Литвинов А. В., Бернс П. А., Абишов Е. Г., Родина Д. Е., Логинова Е. С., Колесников П. А. Модернизированная схема испытаний асинхронных тяговых двигателей // Молодой ученый. — 2016. — №24. — С. 91-94.



Тяговый электродвигатель (ТЭД) служит для преобразования электрической энергии, получаемой из контактной сети или от дизель-генераторной установки, в механическую, расходуемую на передвижение поезда по рельсовому пути. Другого такого мощного и экономичного средства для этой цели пока нет. Однако тяговый двигатель, являющийся электромеханическим преобразователем энергии, остается на обозримую перспективу основой электрической тяги.

Эффективность преобразования тяговым двигателем электрической энергии в механическую зависит от того, насколько он приспособлен к такому процессу. Эта способность определяется электрическими и магнитными параметрами, характеристиками и конструкцией двигателя. Чем мощнее тяговый двигатель, тем более напряженными являются происходящие в нем процессы, более сложными оказываются электромагнитные связи его параметров, обусловливающие эти процессы.

Рассмотрим статистику отказов электровозов серии 2ЭС6. При выполнении анализа отказов рассматривался приписной парк — 188 единиц. Пробег парка локомотивов 2ЭС6 составил 34,92 млн. км. За 12 мес. 2014 г. допущено 1137 случаев непланового ремонта электровозов 2ЭС6 приписного парка с простоем 29421,16 ч. (32,56 случая на 1 млн. км. пробега) (таблица 1).

Распределение отказов по основным узлам тяговых двигателей электровоза 2ЭС6 показано на рисунке 1.

Как видно из приведенных в таблице 1 и рисунке 1 статистических данных, на тяговые электродвигатели приходится третья часть отказов от общего количества отказов оборудования электровоза 2ЭС6, наиболее уязвимыми узлами ТЭД являются якорь и полюсы (главные и дополнительные). Таким образом, уязвимость этих узлов напрямую зависит от качества изоляции обмоток якоря и полюсов, сопротивления этих обмоток, условий эксплуатации ТЭД, а также качества ремонта и изготовления указанных узлов.

Таблица 1

Распределение неплановых ремонтов по видам оборудования

Вид оборудования

Неплановые ремонты

Неплановые ремонты на 1 млн. км. пробега

12 месяцев

2014 г.

2013 г.

±,%

2014 г.

2013 г.

±,%

Тяговые электродвигатели

294

186

108

8,42

8,18

0,24

Вспомогательные машины

16

9

7

0,46

0,40

0,06

Электрооборудование

294

286

8

8,42

12,57

-4,15

Приборы безопасности

126

90

36

3,61

3,96

-0,35

Колесные пары

33

52

-19

0,95

2,29

-1,34

Механическое оборудование

43

52

-9

1,23

2,29

-1,06

Автотормозное оборудование

180

161

19

5,15

7,08

-1,93

Прочее оборудование

151

91

60

4,32

4,00

0,32

Всего:

1137

927

210

32,56

40,75

-8,19

Рис. 1. Распределение отказов по основным узлам ТЭД электровоза 2ЭС6 в 2013 — 2014 гг.

Как известно, качественный ремонт и в особенности послеремонтные испытания электрических машин являются гарантом в обеспечении желаемых характеристик в эксплуатации. От того насколько приближенными к условиям эксплуатации окажутся условия испытаний будет зависеть надежность ТЭД. На сегодняшний день существует множество схем, способов и методик для проведения испытаний ТЭД как постоянного, так и переменного тока. Выбор той или иной схемы испытаний зависит от конкретного типа двигателя, его условий эксплуатации, характеристик, возможностей ремонтного предприятия, либо завода-изготовителя. Существующая политика страны в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности направлена на выбор оптимального количества оборудования, его характеристик и схемы их соединения, которая позволила бы выполнять испытания без противоречий с государственными стандартами по испытаниям электрических машин [например, 1].

Одним из способов экономии электроэнергии при испытании электрических машин является метод взаимной нагрузки, под которым понимается работа двух электрических машин, соединенных механически и электрически так, что одна из них, работая в режиме генератора, отдает всю вырабатываемую ею электрическую энергию второй машине, работающей в режиме двигателя, а эта последняя расходует всю развиваемую ею механическую энергию на вращение первой машины. Приток энергии извне требуется только для покрытия суммы потерь в обеих машинах и может осуществляться либо электрическим путем, либо механическим, либо обоими путями одновременно [2].

В статье предлагается модернизированная схема для испытаний асинхронных тяговых двигателей методом их взаимной нагрузки (первоначальный вариант схемы предложен коллективом авторов [3]). Преимущества применения взаимной нагрузки при испытании электрических машин приведены выше, стоит отметить функциональную базу предлагаемой схемы испытаний: автономные инверторы напряжений АИН, трехфазные мостовые выпрямители VD1 и VD2 (рисунок 2). Применение автономных инверторов напряжения позволяет добиться плавности регулирования скорости асинхронных двигателей, изменения режима нагрузки, а также позволяют реализовать наиболее экономичный способ управления асинхронными двигателями.

Схема содержит испытуемые асинхронные двигатели АМ1 и АМ2, валы которых соединены муфтой 3. Двигатели установлены на стационарной раме, для питания каждого из которых предусмотрен автономный инвертор АИН1 или АИН2. Целесообразно использовать инверторы локомотива, которые предназначены для этих двигателей и которые вместе с двигателями поступают в ремонт (по регламенту подъемочного или заводского ремонта) [3]. Таким образом, данный стенд позволяет при необходимости проводить комплексную проверку агрегата «Инвертор-двигатель». Каждый инвертор АИН1, АИН2, клеммами переменного тока подключен к обмотке своего двигателя АМ1, АМ2. Клеммы постоянного тока инверторов АИН1 и АИН2 соединены между собой проводами, к которым подключены выходы регулируемого источника постоянного напряжения VD1. В рассечку одного из проводов включены выходы регулируемого источника постоянного тока VD2.

C:\Users\эиук-литвинов\Desktop\Схема испытаний.jpg

Рис. 2. Модернизированная схема испытаний асинхронных тяговых двигателей:АМ1, АМ2 — асинхронные машины; АИН1, АИН2 — автономные инверторы напряжений; VD1, VD2 — трехфазные мостовые выпрямители; TV1 — трехфазный повышающий трансформатор; TV2 — трехфазный понижающий трансформатор; КМ — трехфазный контактор

Трехфазный мостовой выпрямитель VD1 подключен к сети трехфазного переменного тока (фазы A, B, C) через повышающий трансформатор TV1. Система VD1 и TV1 рассчитана на максимальное испытательное напряжение двигателей АМ1 и АМ2. Система VD2 и TV2 рассчитана на максимальный ток инверторов АИН1 и АИН2 и подключена через трехфазный контактор KM.

Помимо основного оборудования схема может быть дополнена контроль-измерительной аппаратурой, а также дополнительным оборудованием для проведения любых видов испытаний в зависимости от назначения тяговых двигателей, области эксплуатации и т.д.

Предложения по доработке (модернизации) схемы испытаний асинхронных тяговых двигателей, приведенной в [3]:

– изменить функциональный состав трехфазного мостового выпрямителя VD1: вместо тиристоров использовать диоды. Таким образом, снижаются капитальные затраты на изготовление схемы, нет необходимости в сложной системе управления трехфазным тиристорным мостом; вместо этого следует подбирать параметры повышающего трансформатора TV1;

– изменить функциональный состав устройства для включения или отключения в работу системы VD2, TV2: вместо двух параллельно включенных и встречно-направленных тиристоров установить по одному тиристору на каждую фазу, направление которых от источника питания (трехфазной сети) к системе VD2, TV2 либо установить трехфазный контактор КМ. Таким образом, снижаются капитальные затраты на изготовление устройства для включения или отключения в работу системы VD2, TV2, а также исключается возможность передачи помех, искаженных сигналов токов и напряжений обратно в трехфазную сеть и далее к подключенным к ней потребителям.

Литература:

  1. ГОСТ 11828 — 86. Машины электрические вращающиеся. Общие методы испытаний [Текст] — М., 1986. 28 с.
  2. Мельк, В. О. Опыт проектирования испытательных станций на статических преобразователях для различных типов тяговых двигателей / В. О. Мельк, С. А. Пимшин, И. Г. Шахов // Повышение тягово-энергетической эффективности и надежности электроподвижного состава: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский гос. ун-т путей сообщения. — Омск, 1999. 90 с. С 65 — 69.
  3. Феоктистов, В. П. Устройство для стендовых испытаний асинхронных тяговых двигателей: патент РФ № 2015122299, 2014 [Текст]/ В. П. Феоктистов, В. В. Литовченко, Д. В. Назаров, Ю. Ю. Чуверин, В. А. Шаров.
Основные термины (генерируются автоматически): испытаний асинхронных тяговых, тяговых двигателей, асинхронных тяговых двигателей, электрических машин, схема испытаний асинхронных, трехфазный контактор, схемы испытаний, Модернизированная схема испытаний, переменного тока, автономные инверторы напряжений, трехфазные мостовые выпрямители, испытании электрических машин, тяговых двигателей электровоза, взаимной нагрузки, тяговых двигателей методом, схемы испытаний асинхронных, типов тяговых двигателей, назначения тяговых двигателей, скорости асинхронных двигателей, работу системы vd2.

Похожие статьи

Формирование базы правил деятельности алгоритма нечеткого вывода для диагностирования технического состояния коллекторно-щеточного узла тяговых электрических двигателей подвижного состава

Определение электрических параметров схемы испытаний асинхронных двигателей методом взаимной нагрузки

Схема проведения испытаний по восстановлению работоспособности консолей колонн с применением трубобетонных конструкций

Применение разработанных методик определения мощности для уточнения математической модели процесса испытаний асинхронных тяговых двигателей методом взаимной нагрузки и формирования алгоритмов выбора коммутационного оборудования и схемы испытаний

Разработка схемы и расчет основного силового оборудования испытательного стенда асинхронных тяговых двигателей по критерию минимизации мощности

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Формирование базы правил деятельности алгоритма нечеткого вывода для диагностирования технического состояния коллекторно-щеточного узла тяговых электрических двигателей подвижного состава

Определение электрических параметров схемы испытаний асинхронных двигателей методом взаимной нагрузки

Схема проведения испытаний по восстановлению работоспособности консолей колонн с применением трубобетонных конструкций

Применение разработанных методик определения мощности для уточнения математической модели процесса испытаний асинхронных тяговых двигателей методом взаимной нагрузки и формирования алгоритмов выбора коммутационного оборудования и схемы испытаний

Разработка схемы и расчет основного силового оборудования испытательного стенда асинхронных тяговых двигателей по критерию минимизации мощности

Задать вопрос